JP2021518469A - 日射反射特性を有するコーティング - Google Patents
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Abstract
Description
有機シラン官能化コロイダルシリカは、例えば国際公開第2004/035473号パンフレットに記載されているように、従来のプロセスで作製できる。
DMは、nm−2単位の表面修飾度であり、
Aは、アボガドロ定数であり、
Norganosilaneは、使用される有機シラン反応物のモル数であり、
Ssilicaは、コロイダルシリカ中のシリカ表面積(m2g−1)であり、
Msilicaは、コロイダルシリカ中のシリカの質量(g)である。
日射反射コーティング組成物は、高分子マイクロスフェアを含む。好ましくは、マイクロスフェアは中空であって、これが、コーティング組成物の反射特性、特に、可視光線(VIS)および近赤外線(NIR)反射率の改善に役立つからである。
一般には、日射反射コーティング組成物は、例えば、ラテックス、水溶性樹脂、および水溶性ポリマーからなる群の1種または複数から選択される有機バインダーを含む。アルキド樹脂は、例えば有機溶剤性コーティングに使用できる。しかし、水性コーティング組成物が好ましい。
日射反射コーティング組成物は、共溶媒を含む1種または複数の溶媒を含んでもよい。好ましくは、溶媒は水である。実施形態では、何らかの有機溶媒は存在してもよいが、水および有機溶媒の総量に対して、有機溶媒は、好ましくは30重量%以下であり、より好ましくは25重量%以下、または20重量%である。
日射反射コーティング組成物は、無機増量剤または充填剤を含む、任意の適切な染料または着色顔料を含み得る。無機白色もしくは着色顔料などの高密度無機固体、および炭酸カルシウム、チョーク、もしくは粘土などの無機増量剤または充填剤の量は、好ましくは、コーティングの固形分が、固形分>30重量%の好ましい範囲内に留まるような量である。一般には、コーティング組成物の固形分は、40〜75重量%の範囲であって、例えば50〜70重量%の範囲である。
本発明の日射反射コーティング組成物で被覆できる適切な基材には、木材、木質基材(例えば、MDF、チップボード)、金属、石、プラスチックおよびプラスチックフィルム、天然および合成繊維、ガラス、セラミック、石膏、アスファルト、コンクリート、革、紙、フォーム、石材、煉瓦、ならびに/またはボードがある。
コーティング組成物は、乾燥剤、二次乾燥剤、乾燥促進錯化剤、レベリング剤、UV安定剤、分散剤、界面活性剤、抑制剤、帯電防止剤、抗酸化剤、殺生物剤、皮張り防止剤、難燃剤、潤滑剤、消泡剤、増量剤、可塑剤、凍結防止剤、ワックス、増粘剤、またはチクソトロピック剤などの、1種または複数の他の添加剤を含み得る。
日射反射コーティング組成物は、任意選択により、メチルエチルケトオキシム、アセトンオキシム、ブチルアルドオキシム、ジアルキルヒドロキシルアミン、シクロヘキサノンオキシム、2−ペンタノンオキシム、またはそれらの混合物などの種々の酸化防止剤および皮張り防止剤を含むことができる。酸化防止または皮張り防止化合物が存在する場合、その適用濃度は、好ましくは、組成物の重量に対して、0.001〜2重量%の範囲である。
本発明の、バインダー組成物を含むコーティング組成物は、1種または複数の増粘剤をさらに含んでもよい。
本実施例は、約2重量%の膨張済みExpancel(商標)高分子マイクロスフェアを含み、炭酸カルシウムの半分が、対応する体積の高分子マイクロスフェアで置き換えられたことを除いて、比較例1の配合物に基づく。高分子マイクロスフェアの密度が非常に低いため、総質量は、比較例1の総質量未満である。
本実施例は、約5重量%の膨張済みExpancel(商標)高分子マイクロスフェアを含み、炭酸カルシウムを使用せず、マイクロスフェアの体積が、比較例1で使用された炭酸カルシウムの体積と等しいことを除いて、比較例1の配合物に基づく。高分子マイクロスフェアの密度が非常に低いため、配合物の質量は、比較例1の質量よりも著しく低い。
本実施例は、配合物の総重量に対して、約6重量%の有機シラン官能化コロイダルシリカを含み、それに応じて、ミルベースにおいて添加される水をより少なく含むことを除いて、比較例1の配合物に基づく。
本実施例は、配合物の総重量に対して、約8重量%の有機シラン官能化コロイダルシリカを含み、それに応じて、ミルベースにおいて添加される水をより少なく含むことを除いて、比較例1の配合物に基づく。
本実施例は、配合物の総重量に対して、約10重量%の有機シラン官能化コロイダルシリカを含み、それに応じて、ミルベースにおいて添加される水をより少なく含むことを除いて、比較例1の配合物に基づく。
本実施例は、配合物の総重量に対して、約12重量%の有機シラン官能化コロイダルシリカを含み、それに応じて、ミルベースにおいて添加される水をより少なく含むことを除いて、比較例1の配合物に基づく。
本実施例は、配合物の総重量に対して、約7重量%の有機シラン官能化コロイダルシリカを含み、それに応じて、ミルベースにおいてより少ない量の水を使用したことを除いて、実施例2の配合物に基づく。使用したコロイダルシリカの質量は、実施例4で使用した質量と同じである。
本実施例は、配合物の総重量に対して、約10重量%の有機シラン官能化コロイダルシリカを含み、それに応じて、ミルベースにおいてより少ない量の水を使用したことを除いて、実施例2の配合物に基づく。使用したコロイダルシリカの質量は、実施例5で使用した質量と同じである。
本実施例は、配合物の総重量に対して、約12重量%の有機シラン官能化コロイダルシリカを含み、それに応じて、ミルベースにおいてより少ない量の水を使用したことを除いて、実施例2の配合物に基づく。使用したコロイダルシリカの質量は、実施例6で使用した質量と同じである。
以下の実験では、初期コーティングまたは新コーティングに言及する場合は、最初の湿式塗布後、23℃、相対湿度50%で、14日間乾燥させたコーティングを意味する。経時後試料とは、以下の実験3で説明する条件下で、さらに1000時間経時した試料を指す。
組成物の動的粘度を、回転(ブルックフィールド型)粘度計を使用して、ASTM D2196(25℃)に準拠し、測定した。結果を表1に収載する。
最初に、コーティング組成物の動的粘度を測定し、室温で1か月間保存した後にも測定した。別の試料もまた、その動的粘度も測定する前に、50℃で1か月間保持した。結果を表2に示す。粘度は、1s−1のせん断速度で、上述のASTM2196と同じ方法を用いて測定し、Pa s単位で表す。括弧内の数値は、初期値と比較した変化率を%で示したものである。
ISO16474−2に準拠して、試料を1000時間超、加速エージング状態にさらした。最初に、試料をアルミニウム基材に塗布し、23℃、相対湿度50%で14日間乾燥させておき、その時点でミノルタCR−200三刺激値測色計を用いて最初の測定を行った。次に、試料を再分析する前に、Q−Sun Xe 3HS耐候性試験機のフィルター使用キセノンアークランプ下で、1000時間の加速エージングにさらした。結果を表3に示す。
測定は、新コーティングおよび経時後コーティングで行った。コーティングは、2種のコートを4時間間隔で塗布することによって形成し、500±50μmの乾燥フィルムを得た。7日後にフィルムを基材から剥がし、残りの乾燥およびエージングプロセスのために基材上に置いたままにした。
実験4と同じ装置を使用して、ASTM D624の試験方法にしたがって、初期乾燥コーティング(厚さ500μm)の引裂抵抗を測定した。500mm/分の速度でクランプを引き離した。結果を表5に示す。
ASTM D522に準拠して、アルミニウム基材上のコーティング柔軟性を、円錐マンドレル屈曲試験を用いて測定した。フィルムの厚さは約360μmであった。塗布後、23℃、相対湿度50%で72時間乾燥させておき、次いで、実験3に記載の条件下でエージングを行った。
被覆したアルミニウム基材を、酸化鉄およびカーボンブラック水性ペーストで汚した。このペーストは、水およびカーボンブラック/酸化鉄顔料のみを含み、他の添加剤を含まない。特徴づけを行うために、濃縮汚れペーストを表面に置き、24時間乾燥させておく。最初に、乾燥ケーキを柔らかいタオルを用いて流水で除去する。第2のステップでは、雨および洗浄のシミュレーションを行うために、表面も柔らかいタオルを用いて水および石鹸で洗う。色度座標(L*、a*、b*)を、最初に、および塗装面を汚して、洗った後に、実験3で上述の三刺激値測色計を使用して測定する。次いで、「洗浄した」コーティングと「汚れる前の」コーティング間の合計色差値であるΔE*(上記参照)を計算する。低ΔE*値は、高防汚性に対応する。
波長範囲が280〜2500nmの反射率を、室温で、湿度50%で1か月間乾燥後のアルミニウム被覆基材で測定し、実験3で上述したように、さらに1000時間経時した被覆基材でも測定した。ASTM G173を参照し、ASTM E903試験方法を用いた。使用した装置は、アジレントキャリー5000UV可視光分光器であった。
23℃/相対湿度50%で14日間乾燥後の新乾燥コーティングの独立フィルム(すなわち基材から除去後)において、ASTM D1653に準拠した水蒸気透過性試験を行った。結果を表9に示す。
ASTM D903およびASTM C794の試験方法に準拠し、湿潤および乾燥接着性試験を行った。亜鉛メッキ鋼基材に、コーティングを刷毛で塗布した。次いで、2.5cm幅の布片を上に置き、続いて、別のコーティング層を塗布した。乾燥時間は、23℃/相対湿度50%で、14日間であった。総コーティング厚は、約500μmであった。
ASTM D471の試験を用いて、新乾燥コーティング(23℃/相対湿度50%で14日間)の独立フィルムのへの吸水量を測定した。結果を表11に示す。
Claims (15)
- 有機シラン官能化コロイダルシリカおよび中空マイクロスフェアを含むコーティング組成物であって、前記有機シラン官能化コロイダルシリカが、その表面に結合した1つまたは複数の有機シラン部を有するシリカ粒子を含み、前記中空マイクロスフェアが高分子シェルを備える、コーティング組成物。
- 日射反射コーティング組成物またはクールルーフコーティング組成物である、請求項1に記載のコーティング組成物。
- 以下の条件:
a.前記有機シラン部の少なくとも1つが、1個または複数の親水基を含む;
b.前記有機シラン官能化コロイダルシリカの修飾度(DM)が、0.5〜3の範囲である;
c.前記有機シラン官能化コロイダルシリカ中の前記シリカ粒子の表面積が、20〜1500m2g−1の範囲、または50〜900m2g−1の範囲である;
d.前記中空マイクロスフェアが、膨張性または膨張済み高分子マイクロスフェアであって、1種または複数の揮発性流体を封入する高分子シェルを備える;
e.前記中空マイクロスフェアの体積平均径が、1〜500μmの範囲である;
f.前記コーティング組成物が、水性であって、30重量%以下の有機溶媒を含む;
g.前記コーティング組成物が、少なくとも1種の樹脂またはポリマーを含む1種または複数の有機バインダーを含む;
h.前記コーティング組成物が、少なくとも1種の樹脂またはポリマーを含む天然および合成ラテックスから選択される1種または複数の有機バインダーを含む;
のうちの1つまたは複数が適用される、請求項1または2に記載のコーティング組成物。 - 以下の条件:
a.前記有機シラン部の1つまたは複数が、ヒドロキシル、チオール、カルボキシル、エステル、エポキシ、アシルオキシ、ケトン、アルデヒド、(メタ)アクリルオキシ、アミノ、アミド、ウレイド、イソシアネート、およびイソシアヌレートから選択される少なくとも1種の官能基を含む;
b.前記有機官能化コロイダルシリカの修飾度(DM)が、0.5〜2の範囲である;
c.前記有機シラン官能化コロイダルシリカ中の前記シリカ粒子の表面積が、70〜600m2g−1の範囲、または150〜500m2g−1の範囲である;
d.前記高分子シェルが、熱可塑性高分子シェルであり、および/またはニトリル含有モノマーを含む;
e.前記マイクロスフェアの体積平均径が、3〜200μmの範囲、または5〜100μmの範囲である;
f.前記有機バインダーが、アクリルおよび/またはポリウレタンバインダーを含む;
g.前記コーティング組成物が、乾燥したとき、エラストマーコーティングを形成する;
h.前記有機バインダー中の少なくとも1種の樹脂またはポリマーのTgが、20℃未満、または0℃未満、または−10℃未満である;
のうちの1つまたは複数が適用される、請求項3に記載のコーティング組成物。 - エラストマーコーティング組成物である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のコーティング組成物で被覆した基材。
- 前記コーティング組成物が乾燥した、請求項6に記載の基材。
- 日射反射コーティング組成物またはクールルーフコーティング組成物の保存安定性、波長範囲が280〜2500nmの放射反射率、および湿潤接着性の1つまたは複数を増大させるための、有機シラン官能化コロイダルシリカおよび/または中空マイクロスフェアの使用であって、前記有機シラン官能化コロイダルシリカが、その表面に結合した1つまたは複数の有機シラン部を有するシリカ粒子を含み、前記中空マイクロスフェアが高分子シェルを備える、使用。
- 引裂抵抗、引張強度、乾燥接着性、ならびに親水性および/または疎水性材料に対する防汚性の1つまたは複数を改善するための、日射反射コーティング組成物またはクールルーフコーティング組成物における有機シラン官能化コロイダルシリカおよび任意選択により中空マイクロスフェアの使用であって、前記有機シラン官能化コロイダルシリカが、その表面に結合した1つまたは複数の有機シラン部を有するシリカ粒子を含み、前記中空マイクロスフェアが高分子シェルを備える、使用。
- コーティング寿命およびエージング特性を改善するための、日射反射コーティング組成物またはクールルーフコーティング組成物における中空マイクロスフェアおよび任意選択により有機シラン官能化コロイダルシリカの使用であって、前記有機シラン官能化コロイダルシリカが、その表面に結合した1つまたは複数の有機シラン部を有するシリカ粒子を含み、前記中空マイクロスフェアが高分子シェルを備える、使用。
- 引張強度、280〜2500nmの範囲の放射反射率、湿潤接着性、ならびに親水性および/または防汚性に対する前記改善が、ISO16474−2に準拠した少なくとも1000時間のエージング後、依然として改善されている、請求項8〜10のいずれか一項に記載の使用。
- 前記有機シラン官能化コロイダルシリカおよび前記中空マイクロスフェアが、請求項3もしくは請求項4で規定されたとおりであり、ならびに/または前記日射反射コーティング組成物もしくはクールルーフコーティング組成物が、請求項3もしくは請求項4で規定された有機バインダーをさらに含む、請求項8〜11のいずれか一項に記載の使用。
- 前記日射反射コーティング組成物またはクールルーフコーティング組成物が、エラストマーコーティング組成物である、請求項8〜12のいずれか一項に記載の使用。
- コーティング組成物を作製する方法であって、有機シラン官能化コロイダルシリカ、中空マイクロスフェア、ならびに任意選択により1種または複数の有機バインダーおよび/または顔料を混合するステップを含み、前記コーティング組成物が請求項1〜5に記載のとおりである、方法。
- 前記有機シラン官能化コロイダルシリカが水性であって、10重量%未満の有機溶媒を含む、請求項14に記載の方法。
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